[发明专利]杂多酸液相催化制备环氧大豆油或环氧脂肪酸甲(乙)酯的方法

说明书

技术领域

杂多酸液相催化制备环氧大豆油或环氧脂肪酸甲(乙)酯的方法，本发明涉及一种无质子酸、无羧酸、无溶剂条件下制备环氧大豆油或环氧脂肪酸甲(乙)酯的方法，属于液相催化环氧化技术领域。

背景技术

环氧大豆油和环氧脂肪酸甲(乙)酯是应用较早的无毒环保型增塑剂助剂，有十分优良的增塑与热稳定作用，在塑料、涂料、新型高分子材料、橡胶等工业领域中有广泛的应用。随着世界各国环保意识的提高，增塑剂的毒性越来越受到人们的关注。主增塑剂邻苯二甲酸酯类产品因有致癌嫌疑，很多发达国家已禁止其在医疗及食品包装、日用品、玩具等塑料制品中使用。

环氧大豆油和环氧脂肪酸甲(乙)酯不但兼有增塑和热稳定的性能，而且无毒、安全环保，因此受到青睐，应用前景广阔。我国是农业大国，植物油资源十分丰富，品种较多，特别是大豆油的产量处于世界各国的前列，这对发展环氧大豆油产品非常有利。目前，由于石油供应偏紧，国际、国内增塑剂市场价格飞涨，环氧大豆油和环氧脂肪酸甲(乙)酯主要利用的原料为可再生资源，产品具有广阔的市场前景。

国内在合成环氧大豆油和环氧脂肪酸甲(乙)酯的生产过程中，通常使用羧酸作为氧载体、强酸作为催化剂。石万聪，石志博，蒋平平在所著《增塑剂及其应用》一书中对该方法作了详尽的描述。强酸催化法制备环氧大豆油和环氧脂肪酸甲(乙)酯，不但对环境造成一定的危害，而且产品的环氧值较低，颜色也较深。公开号CN 86104989A公开了一种合成环氧大豆油的方法，该方法是在浓硫酸和冰醋酸存在下进行的。公开号CN 1996497A公开了一种合成环氧脂肪酸甲酯的方法，该方法是在浓硫酸、硫酸铝作催化剂，络合物作稳定剂条件下进行的。上述两种方法都存在操作复杂、对设备腐蚀严重、废水处理困难、成本高等缺点。于兵川等人用强酸型阳离子交换树脂作催化剂制备环氧大豆油[《改进型无溶剂法工艺合成环氧大豆油的研究》，中国油脂，2005年第30卷第4期]，但是同样无法避免羧酸的使用；而且树脂在使用过程中会产生溶胀现象导致其催化活性降低，树脂再生时还会产生大量酸性废水，这些问题都限制了阳离子树脂的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于氧化反应的催化剂。

本发明的另一目的是提供一种能耗低、工艺简单、操作安全、生产成本低、能满足工业化规模生产的环氧化方法。

本专利涉及一种用于环氧化反应的杂多酸盐催化剂，其活性组分为Q_mYM_pO_q(H₂O)_n；其中：Q代表季铵盐，用[R₁R₂R₃R₄N⁺]表示，R₁、R₂、R₃、R₄选自H、C₁-C₂₀直链或支链的烷基、环烷基、苄基；或Q代表吡啶及其同系物；Y代表P、Si或As；M代表Mo、W或V；m＝2-5，p＝2-12，q＝10-60，n＝0-4；m、p、q、n为整数或分数。该杂多酸盐催化剂及其制备方法已由江南大学同时另行申请中国专利。

本发明的技术方案：杂多酸液相催化制备环氧大豆油或环氧脂肪酸甲(乙)酯的方法，以大豆油或不饱和脂肪酸甲(乙)酯为原料，滴加双氧水为氧源，以杂多酸盐为催化剂，不使用任何质子酸、羧酸或者溶剂，经环氧化处理和精制后得到环氧大豆油或环氧脂肪酸甲(乙)酯；

原料的质量配比如下：大豆油或不饱和脂肪酸甲(乙)酯∶双氧水∶催化剂＝1∶0.5-1.0∶0.01-0.10；步骤如下：

(1)：将大豆油或不饱和脂肪酸甲(乙)酯和杂多酸盐催化剂按配比加到反应器中，在搅拌情况下升温到20℃-70℃；

(2)：按配比滴加双氧水，滴加时间控制在1h-4h，反应器内温度控制在20℃-70℃，反应2h-8h，使反应器内环氧化反应充分彻底，分除水层得到环氧大豆油或环氧脂肪酸甲(乙)酯粗品；

(3)：对环氧大豆油或环氧脂肪酸甲(乙)酯粗品进行减压蒸馏，过滤得到环氧大豆油或环氧脂肪酸甲(乙)酯成品；